4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Resin Komposit Perkembangan resin komposit sebagai bahan restorasi dimulai dari akhir tahun 1950-an dan awal 1960, ketika Bowen memulai percobaan untuk memperkuat resin epoksi dengan partikel bahan pengisi. Kelemahan resin epoksi, seperti lamanya pengerasan
dan
kecenderungan
berubah
warna,
mendorong
Bowen
mengkombinasikan keunggulan epoksi dan akrilat. Percobaan ini menghasilkan pengembangan molekul bis-GMA yang memenuhi persyaratan matriks resin suatu komposit gigi.3
2.1.1 Komposisi Resin Komposit Resin komposit mengandung sejumlah komponen. Kandungan utamanya adalah matriks resin, bahan pengisi anorganik dan bahan coupling. Terdapat pula bahan aktivator-inisiator untuk polimerisasi resin, bahan tambalan lain untuk meningkatkan stabilitas warna dan bahan inhibitor seperti hydroquinone untuk mencegah polimerisasi dini, dan pigmen untuk memperoleh warna yang cocok dengan struktur gigi.3
2.1.1.1 Matriks Resin Bis-GMA, urethane dimetacrylate (UEDMA), dan triethylene glycol dimetacrylate (TEGDMA) adalah golongan dimetakrilat yang umumnya digunakan sebagai matriks resin komposit, dengan struktur kimia seperti pada gambar 1. BisGMA merupakan derivat hasil reaksi antara bisphenol-A dan glycidylmethacrylate. Bis-GMA dan urethane dimethacrylate merupakan jenis monomer berviskositas tinggi. Selain itu terdapat juga monomer bervikositas rendah seperti methyl
5
methacrylate (MMA), ethylene glycol dimethacrylate (EDMA) dan triethylene glycol dimethacrylate (TEGDMA).10
Gambar 1. Struktur kimia Bis-GMA, UEDMA, dan TEGDMA3
2.1.1.2 Partikel Bahan Pengisi (Filler) Partikel pengisi umumnya berupa quartz atau kaca dengan ukuran partikel berkisar antara 0,1-100 µm ataupun silika dengan ukuran + 0,04 µm. Keuntungan dimasukkannya bahan pengisi ke dalam matriks resin antara lain untuk mengurangi pengerutan dan koefisien termal ekspansi, meningkatkan sifat mekanis dari resin itu sendiri, dan menentukan aspek estetis dari resin komposit seperti warna, translusensi, dan fluorosensi. Selain itu dapat pula dimasukkan logam berat seperti barium dan strontium yang akan memberikan radiopasitas pada komposit.3,10
2.1.1.3 Bahan Coupling Berikatannya partikel bahan pengisi dengan matriks resin memungkinkan matriks polimer lebih fleksibel dalam meneruskan tekanan ke partikel pengisi. Ikatan
6
antara keduanya diperoleh dengan adanya bahan coupling. Aplikasi bahan coupling yang tepat dapat meningkatkan sifat mekanis dan fisik serta memberikan kestabilan hidrolitik dengan mencegah air menembus sepanjang perlekatan bahan pengisi dan resin.3 Bahan coupling ini merupakan bahan silane dan salah satu yang paling sering digunakan adalah y-methacryloxypropyltriethoxysilane atau disingkat dengan yMPTS. Ikatan yang kuat antara bahan pengisi dengan matriks resin penting didapatkan agar penyaluran tekanan antara bahan pengisi dan matriks resin efisien sehingga kemungkinan fraktur dan keausan restorasi dapat dihindari.10
2.1.1.4 Fotoinisiator dan aktivator Fotoinisiator dan aktivator berfungsi untuk menginduksi terjadinya light curing. Fotoinisiator yang umumnya digunakan adalah camphoroquinone. Inisiator ini berada dalam pasta sebesar 0,2% berat atau kurang. Activator amine yang cocok untuk berinteraksi dengan camphoroquinone adalah dimetilaminoetil metakrilat. Aktivator ini terdapat dalam pasta sebesar 0,15% berat.3
2.1.1.5 Penghambat (Inhibitor) Untuk meminimalkan atau mencegah polimerisasi spontan dari monomer, bahan penghambat ditambahkan pada resin komposit. Bahan penghambat yang umum dipakai adalah butylated hydroxytoluane dengan konsentrasi 0,01%.3
2.1.1.6 Modifier optic Resin komposit kedokteran gigi harus memiliki warna visual dan translusensi yang dapat menyerupai struktur gigi. Bahan pigmen yang ditambahkan terdiri dari oksida logam berbeda seperti titanium dioksida dan alumunium oksid. Bahan tersebut ditambahkan dalam jumlah yang sedikit (0,001-0,007%).3
7
2.1.2 Klasifikasi resin komposit
2.1.2.1 Resin komposit berdasarkan ukuran partikel filler a. Resin komposit tradisional Resin komposit tradisional juga disebut resin komposit konvensional atau resin komposit berbahan pengisi makro, disebut demikian karena ukuran partikel bahan pengisi besar. Resin komposit tradisional memiliki ukuran filler relatif besar, sekitar 8-12µm. Bahan ini mempunyai permukaan yang kasar dan cenderung berubah warna.3-4 b. Resin komposit berbahan pengisi partikel kecil Resin komposit pengisi partikel kecil mempunyai ukuran filler 1-5 µm. Resin komposit tipe ini mempunyai sifat fisik dan mekanis paling unggul, namun permukaannya tidak sehalus resin komposit berbahan pengisi mikro.2-4 c. Resin komposit berbahan pengisi mikro Resin komposit mikro mempunyai ukuran filler 0,004-0,4 µm. Resin komposit tipe ini memiliki permukaan akhir yang halus, namun seringkali terjadi pecah pada tepi tambalan akibat tidak terikatnya bahan pengisi prapolimerisasi.2-4 d. Resin komposit hybrid Kebanyakan terdiri atas silika koloidal dan partikel kaca yang dihaluskan. Ukuran partikel kaca rata-rata 0,6-1µm. Sifat fisik dan mekanis sistem ini umunya berkisar antara resin komposit tradisional dan berbahan pengisi partikel kecil. Resin komposit ini mempunyai kehalusan permukaan dan kekuatan yang baik.2-4 Katagori terbaru dari resin komposit adalah golongan hybrid. Bahan-bahan ini dikembangkan untuk mendapatkan permukaan yang lebih halus dibanding resin komposit partikel kecil, tetapi dengan mempertahankan sifat-sifat resin komposit yang lain. Resin komposit hybrid dikatakan mempunyai permukaan lebih halus dan estetis yang kompetitif dibanding komposit pasi-mikro untuk tambalan gigi anterior.15 Sesuai namanya ada dua macam partikel bahan pengisi pada resin komposit jenis hybrid yaitu partikel silika koloidal sebesar 10-20 % berat dan partikel kaca
8
berukuran 0,6-1,0 µm sebesar 75-80% berat. Sifat fisik dan mekanis resin komposit ini terletak di antara resin komposit konvensional dan resin komposit mikrofiller.3 Karena kehalusan permukaan dan memiliki kekuatan yang cukup baik, resin komposit hybrid banyak digunakan untuk restorasi anterior, termasuk tambalan kelas IV. Resin komposit hybrid juga banyak dipakai sebagai restorasi pada daerah yang menerima tekanan pengunyahan yang besar seperti pada regio posterior.3 Klasifikasi resin komposit berdasarkan rata-rata ukuran partikel dapat dilihat pada tabel 1. Tabel 1. Klasifikasi Resin Komposit3 Klasifikasi Resin Komposit Kategori Resin komposit tradisional
ukuran partikel (µm) 8-12
Resin komposit berbahan pengisi partikel kecil
1-5
Resin komposit berbahan pengisi mikro
0,04-0,4
Resin komposit hybrid
0,6-1,0
2.1.2.2 Klasifikasi resin komposit berdasarkan viskositas a. Resin komposit packable Resin komposit packable dikenal juga sebagai resin komposit condensable. Resin ini mengandung muatan filler sebanyak 66-70% volume. Komposisi filler yang tinggi menyebabkan peningkatan viskositas resin komposit sehingga resin komposit packable menjadi kental dan sulit mengisi celah kavitas yang kecil.2,11 Packability bahan-bahan ini membuat lebih mudah untuk menggunakan teknik kondensasi amalgam di restorasi oklusal posterior. Resin komposit packable memiliki keuntungan dari kemudahan kemasan, kemudahan mendirikan area kontak yang baik, dan kemudahan membentuk anatomi oklusal.12 b. Resin komposit flowable Resin komposit flowable mempunyai muatan filler berkisar antara 42-53% volume. Komposisi filler yang rendah dan kemampuan flow yang lebih tinggi membuat resin komposit ini memiliki viskositas yang lebih rendah sehingga dapat
9
dengan mudah mengisi atau menutup kavitas kecil.2,11 Manfaat utama dari resin komposit flowable adalah kemudahan adaptasi untuk preparasi.12
2.1.2.3 Klasifikasi resin komposit berdasarkan polimerisasi a. Resin komposit diaktivasi kimia Resin komposit ini dipasarkan dalam bentuk dua pasta. Salah-satu pasta berisi inisiator benzoyl peroxide dan pasta yang lainnya berisi aktivator tertiary amine. Jika kedua bahan dicampur, amine akan beraksi dengan benzoyl peroxide dan membentuk radikal bebas sehingga mekanisme pengerasan dimulai.3 b. Resin komposit diaktivasi oleh sinar Resin komposit yang dipolimerisasi dengan sinar dipasarkan dalam bentuk pasta dan dimasukkan dalam sebuah tube. Sistem pembentuk radikal bebas yang terdiri atas molekul-molekul fotoionisator dan activator amine terdapat dalam pasta tersebut. Bila tidak disinari, maka kedua komponen tersebut tidak akan bereaksi. Sebaliknya, sinar dengan panjang gelombang yang tepat (460-485nm) dapat merangsang fotoionisator bereaksi dengan amine dan membentuk radikal bebas yang memulai proses polimerisasi.3 c.Resin komposit dual-cured Resin komposit ini merupakan sistem dua pasta, yang mengandung inisiator dan activator cahaya dan kimia. Keuntungannya ketika dua pasta dicampur dan ditempatkan, lalu dicuring dengan light cure unit sebagai reaksi pengerasan awal kemudian secara kimia akan melanjutkan reaksi pengerasan pada bagian yang tidak terkena sinar sehingga pengerasan sempurna.3
10
2.1.3 Sifat-sifat Resin Komposit Sifat resin komposit dipengaruhi oleh jumlah partikel bahan pengisi, jenis partikel bahan pengisi, efisiensi proses berikatannya partikel bahan pengisi dengan matriks resin, dan tingkat porositas dari material itu sendiri.10
2.1.3.1 Kekerasan permukaan Kekerasan dapat didefinisikan sebagai ketahanan suatu bahan terhadap deformasi dari tekanan yang diberikan padanya.3
2.1.3.2 Kekasaran permukaan Kekasaran permukaan resin komposit ditentukan oleh ukuran, kekerasan dan jumlah partikel filler, yang juga mempengaruhi sifat mekanik bahan. Parameter luas kekasaran permukaan (Sa) atau umumnya dikenal sebagai parameter rata-rata kekasaran permukaan (Ra) adalah parameter umum digunakan untuk pengukuran kekasaran permukaan yang datar. Kekasaran permukaan (Ra) adalah salah satu faktor penyebab untuk perubahan warna eksterior dan berkaitan erat dengan jenis resin komposit. Struktur dan karakteristik partikel pengisi dalam resin komposit memiliki dampak langsung pada kekasaran.13
2.1.3.3 Kepadatan Kepadatan resin komposit bergantung pada jenis resin komposit berdasarkan bahan pengisinya. Kepadatan partikel bahan pengisi ini menentukan ketahanan resin komposit terhadap fraktur. Semakin banyak jumlah partikel bahan pengisi maka resin komposit tersebut semakin tahan terhadap fraktur.11, 14
2.1.3.4 Kekuatan Kekuatan adalah kemampuan suatu bahan untuk menahan tekanan yang diberikan kepadanya tanpa terjadi kerusakan. Kekuatan masing-masing jenis resin komposit dapat dilihat pada tabel di bawah ini :
11
Tabel 2. Kekuatan Resin Komposit3 Resin Komposit Sifat
Resin Komposit
Resin Komposit
Tradisional
Mikrofiller
Hybrid
250-300 MPa
250-350 MPa
300-350 MPa
50-65 MPa
30-50 MPa
70-90 MPa
8-15 MPa
3-6MPa
Kekuatan Kompresi
Resin Komposit
(compressive strength) Kekuatan Tarik (tensile strength) Kekuatan Elastik
7-12MPa
(flexural strength)
2.2 Kopi Kopi merupakan salah satu minuman yang paling digemari oleh masyarakat. Kopi bersifat asam dan tingkat keasaman dalam kopi dipengaruhi oleh tahap pembakaran kopi, tipe alat pembakar kopi, dan juga metode penyeduhan kopi.16 Ada 3 kelompok asam di dalam kopi yaitu asam alipatik (aliphatic acid), asam klorogenik (chlorogenic acid) dan asam karboksilat (phenolic acid/ alicyclic carboxylic). 16 Secara umum, kopi dibagi menjadi dua jenis yaitu kopi Robusta dan kopi Arabika. Berdasarkan komposisinya, bila kopi Robusta dibandingkan dengan kopi Arabika, Kopi Robusta memiliki kadar kafein lebih tinggi, kadar lemak yang lebih rendah dan kadar asam klorogenik yang lebih tinggi daripada kopi Arabika.17 Perbandingan komposisi ini bisa dilihat pada Tabel 3.
12
Tabel 3. Komposisi Kopi Arabika dan Kopi Robusta17
Komponen Kopi Arabika (%) Kafein 0,9-1,2 Mineral 3,0-4,2 Lemak 12,0-18,0 Trigonelline 1,0-1,2 Protein 11,0-13,0 Asam Alipatik (Aliphatic acid) 1,5-2,0 Asam Klorogenik (Chlorogenik acid) 5,5-8,0 Oligosakarida 6,8-8,0 Polisakarida 50,0-55,0
Kopi Robusta (%) 1,6-2,4 4,0-4,5 9,0-13,0 0,6-0,75 11,0-13,0 1,5-2,0 7,0-10,0 5,0-7,0 37,0-47,0
Menurut Maier dan Rivera (2006), asam fosfat berpengaruh dalam tingkat keasaman kopi, tetapi sampai sekarang masih belum ditemukan asam jenis apakah yang memberikan pengaruh besar dalam tingkat keasaman kopi. Asam sitrat (citric acid), asam malat (malic acid) dan asam asetat (acetic acid) juga memegang peranan yang cukup penting dalam mempengaruhi tingkat keasaman kopi karena jumlahnya yang banyak serta memiliki derajat keasaman (pKa) yang rendah. Suhu yang tepat untuk memyeduh kopi adalah , antara 91˚C dan 100˚C yaitu air mendidih. Air yang kurang dari 91˚C tidak akan menyeduh kopi dengan sepenuhnya. Suhu yang cocok untuk minum kopi adalah antara 50˚C - 55˚C. 16
2.3 Metode pengukuran kekasaran permukaan Kekasaran permukaan dapat diukur dengan dua metode yaitu, tanpa sentuhan (non-contact method) dan metode sentuhan (contact method). Metode tanpa sentuhan bisa menggunakan alat seperti interferometry, confocal microscopy, mikroskop electron,
Atomic
Force
Microscope
(AFM),
mikrograf
mikroskop
dan
photogrammetry. Sedangkan metode sentuhan dilakukan dengan menarik suatu stilus pengukuran sepanjang permukaan. Alat untuk metode sentuhan ini disebut profilometer (gambar 2).13
13
Gambar 2. Profilometer
Pengukuran Kekasaran permukaan (Roughness average/ Ra) diukur dengan menggunakan surface profilometer (gambar 2). Profilometer
memiliki diamond
stylus dengan radius ujung 10±2,5 µm, sudut ujung 90±10 derajat dan bergerak pada 2mm/detik dengan kekuatan 1,5gf atau 15mN. Spesimen ditempatkan dalam alat penjepit (clamp) dan stylus diposisikan pada permukaan spesimen dan dijalankan 2mm/detik. Pengukuran pertama diberikan dalam µm dan dua pengukuran tambahan dilakukan dengan memutar disk ke arah 45˚ dan 55˚
untuk setiap spesimen.
Pembacaan dicatat pada surfcorder. Nilai rata-rata dicatat dari ketiga nilai kekasaran permukaan spesimen dan diambil sebagai nilai kekasaran permukaan (Ra). Pengukuran kekasaran permukaan dilakukan sebelum dan sesudah perendaman.13 Stilus profilometer mampu mengukur kekasaran permukaan secara langsung, walaupun informasi hanya terbatas 2 atau 3 dimensi, tetapi secara aritmatik rata-rata kekasaran bisa dihitung dan digunakan untuk menggambarkan permukaan akhir dari bahan itu yang bisa membantu klinisan dalam keputusan untuk memilih bahan. Sebaliknya, alat Atomic Force microscope (AFM) bisa mengukur kuantitas kekasaran permukaan dengan resolusi yang tinggi secara ekstrim ( resolusi horizontal dari 0,20,1 nm dan resolusi vertical dari 0,02 nm).13
14
2.4 Kerangka Teori
Resin Komposit
Komposisi
Matriks resin
Bahan Pengisi Filler
Coupling Agent
Fotoionisator dan Aktivator
Penghambat
Modifier Optik
Makro Filler
Klasifikasi resin komposit
Berdasarkan
Pengisi Kecil
Ukuran Filler
Mikro Filler Hybrid
Sifat Resin Komposit
Packable Berdasarkan Viskositas Flowable
Sifat Fisik
Sifat Mekanik Kimia Berdasarkan Aktivasi
Polimerization
Kepadatan
Shrinkage
Kekuatan
Sifat Termal
Kekerasan
Penyerapan air
Kekasaran
Sinar Duel-Cured
Minuman yang bersifat asam ( Larutan Kopi)
15
2.5 Kerangka Konsep
Resin Komposit Hybrid
Sifat Mekanik
Larutan Kopi
Waktu perendaman
Sifat Fisik
Kekasaran Permukaan
Erosif
